《应用系统》PPT课件.ppt

第八章单片机应用系统设计和开发 2020 3 23 2 2020 3 23 3 水表 电能表数据采集系统 数据采集系统设计的主要内容通常包含硬件 连同单片机在内的全部电子线路 软件 包括监控管理程序及各功能模块应用软件 及结构工艺等三大部分 由于对象提供的数据形式 五花八门 若是模拟量 则要通过A D转换器得到数据 若是脉冲量 则需通过I O引脚对其计数后再通过计算得到数据 而对于流量 功率等参数 则往往需通过传感器或专用模块输出脉冲或数据 2020 3 23 4 1 水表数据采集系统该系统包括脉冲式水表 水表数据采集器 掌上电脑 水表数据集中器 远程抄表终端 后台计算机管理软件等 水表数据采集器采集居民楼单元内居民的用水量 具有采集24户居民水表数据的能力 水表计是对水的流量进行计量 表计中指针轴随着水流而转动 其各个指针轴转一圈分别代表用水量为0 01度 0 1度 1度等等 在相应指针轴处安装一个霍尔元件 或干簧管 就可实现指针轴转一圈输出一个脉冲 单片机通过对脉冲个数的记录 就可以计算出实际用水量 水表数据采集器可以同时记录24户或32户居民水表的脉冲数 进而记录各用户的用水量 通过通信接口把水表数据上传至管理部门 2020 3 23 5 居民水表数据采集系统分为居民楼单元级 小区管理级及自来水公司等三级 其结构示意如图图8 1所示 在每一个单元按装水表数据采集器 用于采集该单元内用户水表的数据 图8 2水表数据采集器原理框图中包含了单片机和各功能部件 采用RS485总线方式实现小区内水表数据采集器的网络通信 在水表数据采集器内部同时还配置了RS 232接口 可实现与掌上机的通信 以便进行现场参数设置和水表数据抄录 水表数据采集器主程序流程框图示于图8 3 在小区物业管理部门安装计算机终端或水表数据集中器 用于对小区内所有居民水表计量数据进行统计 打印 以便进行水费的收缴管理 还可进一步通过公用电话网或无线短消息平台向自来水公司发送用户用水数据信息 2020 3 23 6 水表数据集中器的存储器扩展原理见图8 4所示 单片机采用台湾华帮公司的78E58单片机 其内部包含32KFlash存储器 与80C52兼容 但增加了一个特别的可位寻址的4位I O口 端口4 和两个外部中断 因数据量比较大 故扩展了128KB的数据存储器628128 由于628128具有17根地址线 所以除了采用78E58的16根地址线A0 A15与628128相连 另外应用P1口的一根I O口线P1 0与628128的A16相连 作为 体选 当P1 0 0时 寻扯628128中的64K数据存储器 当P1 0 1时 寻址628128的另一半64K数据存储器 水表数据集中器与掌上电脑或PC机通信和扩展RS 485总线的原理图示于图8 5 MAX232实现CMOS TTL 逻辑与RS 232逻辑转换 是PC机与单片机通信接口芯片 一般与单片机串行口的发送 接收端相连 AD485芯片则用于实现RS485总线联网 由于78E58内部只有一个串行口 所以采用78E58的P1 1和P1 3来虚拟485串行通信 用P1 2来控制RS485数据传输方向 2020 3 23 7 2 电能表数据采集系统本系统分为三级结构 见图8 6 1 采集终端 对多达20户居民电能表的用电量进行采集 实现单元集抄系统功能 2 台区集中器 通过电力线载波方式 将多达2000户居民用户电能表数据集中传送到小区配电房的集中器上实现台区集抄系统功能 3 局端工作站 通过掌上机或电话通讯终端或GSM网把电能表数据上传到电力局的上端计算机 实现集抄系统功能 2020 3 23 8 经过改装后的脉冲电能表或全电子电能表把用户的用电量转化为电脉冲送入采集终端 采集终端将通过计数和计算后得出的数据经由局域网信道送到集中器 集中器再通过城域网信道将数据送至供电管理中心 电能表数据采集终端由单片机 脉冲信号采集处理电路 低压电力载波通讯电路等部分构成 用户表选用全电子式单相电能表或带脉冲输出的感应式电能表 各用户表的脉冲信号输出经过电路整形 再送入单片机进行实时处理 显示各用户电能表的上月电量 和本月当前抄见电量等数据 一个数据采集终端最多可以采集处理22个用户电能表的脉冲信号 电能表数据采集终端通过RS 485总线收发器 如MAX485 与集中器进行半双工异步串行数据通信 由于采集终端要处理和保存大量的数据 仅仅依靠CPU内部的RAM是不够的 所以需要外加存储器 为了简化设计 提高系统的可靠性 而且考虑需要有在掉电时也不丢失数据的能力 所以在电能表数据采集终端中使用了串行E2PROM 2020 3 23 9 无总线单片机应用系统 1 AT89C2051Flash单片微机AT89C1051 2051 4051单片微机和MCS 51兼容 片内有1K 2K 4K字节闪速存储器 具有15根I O口线 一个16位定时器 计数器 三个中断源 P1口可吸收20mA电流并能直接驱动LED显示器 其中P1 2 P1 7提供内部上拉电阻 P1 0和P1 1要求外部加上拉电阻 P3 0 P3 5 P3 7是带有内部上拉电阻的7个双向I O引脚 芯片为20引脚的DIP封装 2 应用AT89C2051的交通灯智能管理系统设计一个智能交通灯管理系统 要求如下 假设十字路口有两组交通灯 每一组各有红 黄 绿三种颜色的指示灯 分别管理通道A和通道B A为主通道 2020 3 23 10 如果两个车道都有车 则轮流放行 其中A道绿灯30s B道绿灯15s 通道放行管理 如果某个通道无车 而另一车道有车 那么有车的通道放行 如果无车的通道有车了 则有车的通道立刻恢复正常的交通灯进行管理 如果两个通道都没有车 那么两个通道交通灯状态保持不变 如有紧急车辆通过 应立即禁止普通车辆通行 即A B车道均亮红灯 紧急车辆通过后 恢复原来的信号灯状态 且原先的计时时间累计 要求采取中断方式 用按键中断模拟有紧急车辆通过 在从绿灯切换为红灯时 应有5s的黄灯点亮时间 2020 3 23 11 智能交通灯管理系统的硬件设计如图8 7所示 应用P1 0 P1 5共6根I O口线控制A车道和B车道6个指示灯 P3 0输入A车道是否有车信息 P3 1输入B车道是否有车信息 P3 2输入是否有紧急车辆信息 定时器 计数器作为通行时间定时器 2020 3 23 12 基本软件程序如下 P1 0 0 A车道红灯点亮 P1 1 0 A车道绿灯点亮 P1 2 0 A车道黄灯点亮 P1 3 0 B车道红灯点亮 P1 4 0 B车道绿灯点亮 P1 5 0 B车道黄灯点亮 P3 0 0 A车道有车 P3 1 0 B车道有车 P3 2 0 有紧急车通过 2020 3 23 13 s okBIT20H 0ORG0000HSJMPMAINORG000BHAJMPSECONDORG0030HMAIN MOVSP 60H 设堆栈指针CLREA 关中断 2020 3 23 14 MOVTMOD 01H 设T0为方式1MOVTL0 0B0H 设T0时间常数 100ms MOVTH0 3CHSETBET0 允许定时器 计数器T0中断SETBPT0 T0中断为高优先级SETBEA 开中断SETBTR0 启动定时器 计数器T0MOVR0 10 100ms计数次数TEST MOVP3 0FFH 设P3口为输入方式MOVA P3 读A B车道的状态 2020 3 23 15 JBACC 2 EMERG CAR 有紧急车辆通过 转EMERG CARJBACC 0 CAR 0 A道有车 转CAR 0JBACC 1 CAR 1 B道有车 转CAR 1SJMPTEST 无车 则继续等待NORMAI ACALLA GREEN A道通行30sACALLYELLOW 黄灯5sACALLA RED B道通行15sAJMPTEST 2020 3 23 16 紧急车处理子程序 EMERG CAR MOVA 00001001B A道 B道红灯亮MOVP1 AAJMPTESTCAR 0 JBACC 1 NORMAL A B道均有车ACALLA GREEN A道有车 立即放行AJMPTESTCAR 1 ACALLA RED B道有车 立即放行AJMPTEST 2020 3 23 17 秒计数子程序 SECOND CLREACLRS OKDECR0MOVA R0JZSECOND 1SJMPSECOND 2SECOND 1 MOVR0 10SETBS OK 2020 3 23 18 SECOND 2 MOVTH0 3CHMOVTL0 0BFHSETBEARETI 2020 3 23 19 A车道绿灯 B车道红灯A GREEN MOVA 00001010B A车道绿灯亮 B车道红灯亮MOVP1 AMOVR1 30 亮灯时间为30sTLP JNBS OK TLP 判1s定时是否完成CLRS OKDJNZR1 TLP 判30s定时是否完成RET 2020 3 23 20 A车道黄灯5s B车道黄灯5sYELLOW MOVA 00100100bMOVP1 A A B车道黄灯亮MOVR1 05 黄灯亮5sTLP1 JNBS OK TLP1 1s定时是否完成CLRS OKDJNZR1 TLP1 5s定时是否完成RET 2020 3 23 21 A车道红灯 B车道绿灯A RED MOVA 00010001BMOVP1 A B车道绿灯亮 A车道红灯亮MOVR1 15 亮灯时间为15sTLP2 JNBS OK TLP2 1s定时是否完成CLRS OKDJNZR1 TLP2 15s定时是否完成RETEND 2020 3 23 22 谢谢 2020 3